【摘 要】
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Cr13型马氏体不锈钢是国内外使用最广泛的耐蚀塑料模具钢,如2Cr13、4Cr13等,但是传统Cr13型塑料模具钢容易存在碳化物偏析严重、组织均匀性差、耐蚀性不足等问题,影响模具的抛光性能和耐蚀性能。以N代C,通过N合金化,马氏体不锈钢可以获得组织均匀细小,硬度与韧性良好匹配,同时具有极佳的抛光性能以及耐腐蚀性能。目前国内高氮耐蚀塑料模具钢的研究还处于初步阶段,对于C-N如何匹配并不十分明确,本文
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Cr13型马氏体不锈钢是国内外使用最广泛的耐蚀塑料模具钢,如2Cr13、4Cr13等,但是传统Cr13型塑料模具钢容易存在碳化物偏析严重、组织均匀性差、耐蚀性不足等问题,影响模具的抛光性能和耐蚀性能。以N代C,通过N合金化,马氏体不锈钢可以获得组织均匀细小,硬度与韧性良好匹配,同时具有极佳的抛光性能以及耐腐蚀性能。目前国内高氮耐蚀塑料模具钢的研究还处于初步阶段,对于C-N如何匹配并不十分明确,本文设计了不同C-N含量Cr13型塑料模具钢,通过OM、SEM、TEM、硬度测试、力学性能检测、盐雾腐蚀试验以及抛光性能检测,对其组织与性能进行较为系统性的研究。通过Thermo-calc热力学计算表明:当C+N总含量相同时,降C增N可以使碳化物在更低的温度下溶解,降低M23C6型碳化物的沉淀析出含量;当C含量不变时,N的加入显著的增强了奥氏体的稳定性,同时N含量越高,氮化物固溶越慢,其沉淀析出含量也越高。当C+N总含量相同时,N的加入可以减少退火组织中大颗粒的富Cr碳化物的析出,同时降低退火硬度。当C含量相同时,N含量越高,其铸态组织中越容易出现片状珠光体,退火硬度越低,同时在退火过程中,会导致出现链状的M3C型碳化物,其中（0.24C+0.1N）试验钢的退火组织最为均匀。当C含量相同时,N含量的增加不影响淬火峰值硬度,硬度峰值温度随着N含量的增加而左移;当淬火温度较低时,N含量较高的试验钢其硬度较高,当淬火温度较高时,含N量越高,残余奥氏体含量增加,硬度下降速率越快。当C+N总含量相同时,通过降C增N的方式,淬火峰值温度基本不变,只是改变峰值硬度,残余奥氏体值基本不变。当C+N总含量相同时,降C增N可以降低沿晶界析出第二相的尺寸以及数量,导致抗拉强度以及屈服强度的降低,伸长率以及收缩率升高。当C含量不变时,随着N含量的增加,可以看到第二相逐渐从M23C6转变为M23C6+Cr2N最后大部分转变为Cr2N,在较高温度回火,含氮试验钢中还会析出合金渗碳体,致使其硬度值就越高,冲击功越低,抗拉强度以及屈服越高,回火峰值温度均在480℃～500℃之间。当增加0.33N时,伸长率以及收缩率显著降低。（0.24C+0.1N）试验钢,综合性能优良。当试验钢中的C含量在0.24%左右,N含量在0.1%左右时,在1050℃淬火保温半小时,200℃回火2小时能获得耐腐蚀性能以及抛光性能优异的试验钢。
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